JP2001524370A - Method and apparatus for enhancing the ability to clean a workpiece using mechanical energy - Google Patents
Method and apparatus for enhancing the ability to clean a workpiece using mechanical energyInfo
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Abstract
(57)【要約】 半導体ウェハ、硬質メモリーディスク、フラットパネルディスプレイ、および他のワークピースをクリーニングするための、改良されたクリーニング装置は、接触機械的クリーニングに加えて、振動機械的エネルギーを使用する。クリーニング装置は、クリーニングプロセスの間、ワークピースに接触し、スクラブするように構成されたクリーニング要素を含む。クリーニング要素は、低周波数の機械的振動（または超音波機械的エネルギー）を所定の周波数で発生する機械的エネルギー放出体と結合される。機械的エネルギーは、クリーニング要素を通してワークピースに伝達され、ワークピースの表面から微粒子および破片の除去を容易にする。超音波エネルギーの使用はまた、クリーニング溶液に空洞を作らせ、従って、クリーニング溶液を通してワークピースに超音波クリーニングを与える。 (57) Abstract: An improved cleaning device for cleaning semiconductor wafers, rigid memory disks, flat panel displays, and other workpieces uses vibratory mechanical energy in addition to contact mechanical cleaning . The cleaning device includes a cleaning element configured to contact and scrub the workpiece during the cleaning process. The cleaning element is coupled to a mechanical energy emitter that generates low frequency mechanical vibrations (or ultrasonic mechanical energy) at a predetermined frequency. Mechanical energy is transmitted to the workpiece through the cleaning element to facilitate removal of particulates and debris from the surface of the workpiece. The use of ultrasonic energy also causes the cleaning solution to cavity, thus providing ultrasonic cleaning to the workpiece through the cleaning solution.
Description
【０００１】 （発明の技術分野） 本発明は、一般に、振動性機械的エネルギーを用いたワークピースクリーニン
グ装置に関する。さらに詳細には、本発明は、クリーニング手順中のワークピー
スの振動性機械クリーニングおよび接触クリーニングを行うクリーニング要素を
有する装置に関する。[0001] The present invention generally relates to a workpea screening apparatus using vibratory mechanical energy. More particularly, the present invention relates to an apparatus having a cleaning element for performing vibratory mechanical and contact cleaning of a workpiece during a cleaning procedure.
【０００２】 （発明の背景） 半導体ウェハ、磁気メモリーディスク、および他の精巧なワークピースをクリ
ーニングするために設計された機械は一般的に周知である。集積回路の製造にお
いて、半導体ウェハディスクは、シリコンインゴットからスライスされ、そして
その後、さらなる加工のために準備される。それぞれのウェハがインゴットから
スライスされた後、典型的にはクリーニングされ、リンスされ、そして乾燥され
てその表面から断片が除去される。この後、ウェハ上で、超小型電子構造の層の
適用および誘電層の適用を含む、その表面上で集積回路を作る一連の工程が行わ
れる。BACKGROUND OF THE INVENTION Machines designed for cleaning semiconductor wafers, magnetic memory disks, and other sophisticated workpieces are generally well known. In the manufacture of integrated circuits, semiconductor wafer disks are sliced from silicon ingots and then prepared for further processing. After each wafer is sliced from the ingot, it is typically cleaned, rinsed, and dried to remove fragments from its surface. This is followed by a series of steps on the surface that make up an integrated circuit on the surface, including the application of layers of microelectronic structures and the application of dielectric layers.
【０００３】 磁気メモリーディスク、フラットパネルディスプレイおよび他のワークピース
もまた、処理中にクリーニングもしくは洗浄が必要である。従って、迅速にかつ
効率的にそのようなワークピースをクリーニングする方法および装置が必要であ
る。従来の半導体ウェハクリーニング機械はいくつかのポリビニルアセテート（
ＰＶＡ）クリーニング要素を利用し、これはクリーニング手順中にウェハ表面の
機械的な接触除去を行う。残念ながら、各々のウェハは、連続的な様式において
、多数のクリーニング要素を通過しなければならないため、処理時間は好ましく
ないことに長くなり得る。多数のクリーニング要素の使用が、その時間およびク
リーニング手順にかかるコストに加えられ、クリーニング装置に伴う維持費は増
大する。[0003] Magnetic memory disks, flat panel displays and other workpieces also require cleaning or cleaning during processing. Accordingly, there is a need for a method and apparatus for quickly and efficiently cleaning such workpieces. Conventional semiconductor wafer cleaning machines use some polyvinyl acetate (
A PVA) cleaning element is utilized, which provides mechanical contact removal of the wafer surface during the cleaning procedure. Unfortunately, processing time can be undesirably long since each wafer must pass through a number of cleaning elements in a continuous fashion. The use of multiple cleaning elements adds to the time and cost of the cleaning procedure, and increases the maintenance costs associated with the cleaning device.
【０００４】 半導体ウェハ、メモリーディスク要素、フラットパネルディスプレイなどのた
めの弾性クリーニング要素は、それらがクリーニングされるときにワークピース
の表面から遊離した破片または粒子により汚染され得る。このようなクリーニン
グ要素は、クリーニング手順中のリンスまたはクリーニング溶液によって除去が
困難な破片が組み込まれ得る。従って、このようなクリーニング要素は、（クリ
ーニング機械の中断時間の間に）定期的にクリーニングされるかまたは、繊細な
ワークピースが、そのような組み込まれた破片によって損傷されないように置換
しなければならない。[0004] Resilient cleaning elements for semiconductor wafers, memory disk elements, flat panel displays, etc., can become contaminated by debris or particles released from the surface of the workpiece when they are cleaned. Such cleaning elements may incorporate debris that is difficult to remove by rinsing or cleaning solutions during the cleaning procedure. Accordingly, such cleaning elements must be cleaned periodically (during the downtime of the cleaning machine) or replaced so that delicate workpieces are not damaged by such incorporated debris. No.
【０００５】 振動または超音波クリーニングのタンクおよび関連するクリーニング手順は周
知である。従来の超音波タンクは、タンク内に入れられたクリーニング溶液を撹
拌するために、超音波周波数で振動する。溶液の超音波振動は、ワークピース表
面から破片を解き放つことによって、溶液中に浸されたワークピースのクリーニ
ングを向上させる。しかし、先行技術分野の超音波タンクは効果的に超音波エネ
ルギーを用いる一方、それらは、従来の接触除去または超音波クリーニングのみ
を使うために、ワークピースをクリーニングするのにかかる時間を減少させるの
に利用され得る機械振動を利用していない。[0005] Vibration or ultrasonic cleaning tanks and associated cleaning procedures are well known. Conventional ultrasonic tanks vibrate at ultrasonic frequencies to agitate the cleaning solution contained in the tank. Ultrasonic vibration of the solution improves cleaning of the workpiece immersed in the solution by releasing debris from the workpiece surface. However, while prior art ultrasonic tanks use ultrasonic energy effectively, they reduce the time it takes to clean a workpiece because only conventional contact removal or ultrasonic cleaning is used. Does not utilize mechanical vibration that can be used for
【０００６】 （発明の要旨） 従って、本発明の利点は、ワークピースをクリーニングするために改良された
装置が提供されることである。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an advantage of the present invention that an improved apparatus for cleaning a workpiece is provided.
【０００７】 本発明の別の利点は、振動性機械的エネルギーでワークピースをクリーニング
する装置が提供されることである。[0007] Another advantage of the present invention is to provide an apparatus for cleaning a workpiece with oscillating mechanical energy.
【０００８】 本発明のさらなる利点は、振動性機械クリーニングとともに接触クリーニング
を提供するために従来のＰＶＡクリーニング要素が使用され得ることである。[0008] A further advantage of the present invention is that conventional PVA cleaning elements can be used to provide contact cleaning along with vibratory mechanical cleaning.
【０００９】 本発明の別の利点は、従来の半導体ウェハのクリーニング手順にかかるクリー
ニング時間を減らすために、振動性機械的エネルギーを用いることにある。[0009] Another advantage of the present invention resides in the use of oscillatory mechanical energy to reduce the cleaning time involved in conventional semiconductor wafer cleaning procedures.
【００１０】 本発明の別の利点は、クリーニング手順中に、微破片を振動性機械振幅を使用
してクリーニング要素からの除去を容易にすることである。[0010] Another advantage of the present invention is that it facilitates the removal of debris from the cleaning element using a vibrating mechanical amplitude during the cleaning procedure.
【００１１】 上記および他の利点は、ワークピースをクリーニングするための装置によって
行われ、この装置は、クリーニング手順中にワークピースと接触するように形成
されたクリーニング要素、およびクリーニング要素と連絡している機械的エネル
ギー放出体を有する。機械的エネルギー放出体は、クリーニング手順中に、機械
的エネルギーをクリーニング要素に適用するように作られている。[0011] These and other advantages are provided by an apparatus for cleaning a workpiece, the apparatus comprising a cleaning element configured to contact the workpiece during a cleaning procedure, and in communication with the cleaning element. Have a mechanical energy emitter. The mechanical energy emitter is configured to apply mechanical energy to the cleaning element during a cleaning procedure.
【００１２】 （好ましい例示の実施態様の詳細な説明） 図１および２に関して、例示の半導体ウェハのクリーニングステーション１０
が図示される。クリーニングステーション１０は半導体ウェハをまたは他のワー
クピースをクリーニングし、リンス、そして乾燥するより大きな機械の中に組み
込まれ得る（例えば、１９９６年７月８日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎ
ｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒｙｉｎｇ
Ｗａｆｅｒｓ」と表題を付けられた米国特許出願第０８／６７６，５４６号は、
この全内容が本明細書中に参照として援用される）。本発明は、本明細書中に記
載された目的と異なる目的である、多数のワークピース処理環境（例えば、物質
の除去、装置の滅菌および表面処理）に用いられ得ることに注目すべきである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EXEMPLARY EMBODIMENTS Referring to FIGS. 1 and 2, an exemplary semiconductor wafer cleaning station 10
Is illustrated. The cleaning station 10 may be incorporated into a larger machine for cleaning, rinsing, and drying semiconductor wafers or other workpieces (eg, “Methods and Applications” filed July 8, 1996).
d Apparatus for Cleaning and Drying
US patent application Ser. No. 08 / 676,546 entitled “Wafers”
The entire contents of which are incorporated herein by reference). It should be noted that the present invention can be used in a number of workpiece processing environments (e.g., material removal, equipment sterilization and surface treatment) that are different from the purposes described herein. .
【００１３】 一般に、クリーニングステーション１０は、各々のワークピースがクリーニン
グステーション１０を通り、同時にそこを通る各々のワークピースの頂面および
底面がクリーニングされるのに適切なように作られた複数のクリーニング要素（
ローラー）１２を有する。ローラー１２は、クリーニング手順中に各々のワーク
ピースに接触し、そしてワークピース表面上を並進移動するのに適切に作られて
いる。好ましくは、ローラー１２は、形状が実質的に円筒形であり、そしてそれ
ぞれの長軸の周りで回転するようにクリーニングステーション１０内に配置され
る。さらに詳細に図２を参考にすると、クリーニングステーション１０は、ロー
ラー１２のおよそ５〜１５のペアを有し得る。本発明に従って、振動性機械的エ
ネルギー（以下に記載）の使用によって、クリーニングステーション１０に先行
技術のシステムより少ないローラー１２を用いることが可能となる。図２に最も
十分に図示されたように、クリーニングステーション１０は、ワークピースが一
方側（例えば最左側）から入り、続いてローラー１２を通され、そして反対側（
例えば最右側）から出されるのに適切に作られている。In general, the cleaning station 10 includes a plurality of cleaning stations configured to be suitable for each workpiece passing through the cleaning station 10 while simultaneously cleaning the top and bottom surfaces of each workpiece. element(
Roller 12). Rollers 12 are suitably made to contact each workpiece during the cleaning procedure and to translate over the workpiece surface. Preferably, rollers 12 are substantially cylindrical in shape and are positioned within cleaning station 10 to rotate about their respective long axes. Referring to FIG. 2 in more detail, the cleaning station 10 may have approximately 5-15 pairs of rollers 12. In accordance with the present invention, the use of oscillating mechanical energy (described below) allows the cleaning station 10 to use fewer rollers 12 than prior art systems. As best shown in FIG. 2, the cleaning station 10 is configured such that the workpiece enters from one side (eg, the leftmost side), is subsequently passed through the rollers 12, and
Properly made to come out of (eg, the rightmost).
【００１４】 好ましい例示的な実施態様に従って、それぞれのローラー１２の奇数番目のペ
ア（例えば、１番目、３番目、５番目、７番目、９番目のペア）は駆動ローラー
として機能し、そしてローラー１２の偶数番目のペア（例えば、２番目、４番目
、６番目、８番目のペア）はクリーニングローラーとして機能する。さらに、各
々の底ローラー１２は時計回りに回転し、ローラー１２の各々の偶数番目のペア
の上ローラー１２は時計回りに回転し、そしてローラー１２の各々の奇数番目の
ペアの上ローラー１２は、好ましくは、反時計回りに回転する（図２の斜視図に
関する）。これらのそれぞれの回転方向は図２の矢印の方向によって示される。According to a preferred exemplary embodiment, the odd-numbered pairs of each roller 12 (eg, the first, third, fifth, seventh, ninth pairs) function as drive rollers, and (For example, the second, fourth, sixth, and eighth pairs) function as cleaning rollers. Further, each bottom roller 12 rotates clockwise, each even pair of upper rollers 12 of roller 12 rotates clockwise, and each odd pair of upper rollers 12 of roller 12 Preferably, it rotates counterclockwise (with respect to the perspective view of FIG. 2). The direction of each of these rotations is indicated by the direction of the arrow in FIG.
【００１５】 各々のローラー１２は、ギアーアセンブリ（示されず）または所望の回転速度
および方向をローラ１２に与えるのに適切な他の配置を有し得る。図１に示され
たように、ローラー１２は好ましくはクリーニングステーション１０内に設置さ
れ、長軸の周りを自由に回転する。従って、クリーニングステーション１０は軸
受、スリーブ、シール、ローラー１２を適切に配置するための従来の結合要素を
組み込み得る。このような結合要素は、クリーニングステーション１０（以下に
記載）によって発生させた振動性機械的エネルギーから、ローラー１２が充分に
減衰するように選択され得る。Each roller 12 may have a gear assembly (not shown) or other arrangement suitable to provide the roller 12 with the desired rotational speed and direction. As shown in FIG. 1, the roller 12 is preferably located in the cleaning station 10 and is free to rotate about its long axis. Thus, the cleaning station 10 may incorporate conventional coupling elements for proper placement of bearings, sleeves, seals, and rollers 12. Such a coupling element may be selected such that the roller 12 is sufficiently attenuated from the oscillating mechanical energy generated by the cleaning station 10 (described below).
【００１６】 ローラー１２の個々の速度およびローラー１２によってワークピースに与えら
れた圧力は、適用によって変わり得ることが当業者らによって理解される。さら
に、実質的に任意の数のローラー１２、およびローラー速度およびローラー方向
の任意の組み合わせは、本発明の内容において採用され得、特定の処理のための
所望のクリーニング性能を達成する。It will be appreciated by those skilled in the art that the individual speeds of the rollers 12 and the pressure applied to the workpiece by the rollers 12 can vary with the application. Further, virtually any number of rollers 12, and any combination of roller speeds and roller directions may be employed in the context of the present invention to achieve the desired cleaning performance for a particular process.
【００１７】 好ましくは、クリーニングステーション１０は一定量のクリーニング溶液を保
有ために作られた溶液タンク１４を含む（示されず）。振動性機械クリーニング
のために、クリーニング溶液は、クリーニング手順中に振動エネルギー（例えば
、超音波エネルギー）をワークピースに伝達可能であることが好ましい。クリー
ニング溶液は、脱イオン水または適切な界面活性剤のような当業者に公知の任意
の溶液であり得る。好ましい実施態様において、溶液タンク１４およびローラー
１２は、ローラー１２の少なくとも１つのペアがクリーニング手順中にクリーニ
ング溶液に実質的にに浸されるように作られる。[0017] Preferably, the cleaning station 10 includes a solution tank 14 created to hold a quantity of cleaning solution (not shown). For vibratory mechanical cleaning, the cleaning solution is preferably capable of transmitting vibrational energy (eg, ultrasonic energy) to the workpiece during the cleaning procedure. The cleaning solution can be any solution known to those skilled in the art, such as deionized water or a suitable surfactant. In a preferred embodiment, the solution tank 14 and the rollers 12 are made such that at least one pair of rollers 12 is substantially immersed in the cleaning solution during the cleaning procedure.
【００１８】 ここで図２を参照すると、クリーニングステーション１０の頂部のパネル１６
は、流体を溶液タンク１４の内部の離散した部分または全体に分配するように作
られた１個以上の流体の注入口（示されず）を有する。本発明はあるいはクリー
ニング溶液スプレー、またはクリーニング溶液を直接ローラー１２に付着するよ
うに作られた細流アプリケーター用い得ることに注意すべきである。もちろん、
任意の数の流体の注入口がクリーニングステーション１０とともに用いられ得、
そして流体注入口は、所望に応じて特定の処理用途を最適化するように、重なっ
てまたは重ならずに、溶液タンク１４のどの所望の部分とも連絡し得ることを理
解するべきである。Referring now to FIG. 2, a panel 16 on top of the cleaning station 10 is shown.
Has one or more fluid inlets (not shown) configured to distribute fluid to discrete portions or throughout the interior of the solution tank 14. It should be noted that the present invention may alternatively use a cleaning solution spray, or a trickle applicator configured to apply the cleaning solution directly to the roller 12. of course,
Any number of fluid inlets may be used with the cleaning station 10,
It should be understood, then, that the fluid inlets may communicate with any desired portion of the solution tank 14, overlapping or non-overlapping, to optimize a particular processing application as desired.
【００１９】 クリーニングステーション１０はまた、流体出口（示されず）を有し得、ここ
を通ってクリーニング流体は、クリーニング手順中またはクリーニング手順の後
に流れ得る。必要ならば、流体出口から回収されたクリーニング溶液は再利用さ
れるか、処分されるかまたは所望するように処理され得る。The cleaning station 10 may also have a fluid outlet (not shown) through which the cleaning fluid may flow during or after the cleaning procedure. If necessary, the cleaning solution recovered from the fluid outlet can be reused, disposed of, or treated as desired.
【００２０】 図３は、本発明に従って配置されたローラー１２の概略図である。すなわち、
少なくとも１個のローラーアセンブリ１８はローラー１２およびそれに結合した
機械的エネルギー放出体２０を有する。図３は２個の機械的エネルギー放出体２
０のみを示しているが、任意の数の放出体２０は任意の数のローラー１２ととも
に使用され得ることを当業者は理解するべきである。さらに、放出体２０は特定
のローラー１２と結合する必要はない。例えば放出体２０は上のローラーまたは
下のローラー、駆動ローラ、またはクリーニングローラー（上記に記載）と結合
され得る。放出体２０は溶液タンク１４内、または好ましくは溶液タンク１４の
外側に設置され得る。外側の設置によって、放出体２０および連結された電気回
路は、クリーニング溶液による汚染から保護される。FIG. 3 is a schematic diagram of a roller 12 arranged in accordance with the present invention. That is,
At least one roller assembly 18 has a roller 12 and a mechanical energy emitter 20 coupled thereto. FIG. 3 shows two mechanical energy emitters 2
Although only zeros are shown, one of ordinary skill in the art should understand that any number of emitters 20 can be used with any number of rollers 12. Further, the emitter 20 need not be associated with a particular roller 12. For example, the emitter 20 may be combined with an upper or lower roller, a drive roller, or a cleaning roller (described above). The emitter 20 may be located within the solution tank 14, or preferably outside the solution tank 14. Due to the external installation, the emitter 20 and the associated electrical circuit are protected from contamination by the cleaning solution.
【００２１】 本発明に従って、機械的エネルギー放出体２０は、特定の用途に依存しながら
、比較的低周波数の振動エネルギーまたは比較的高い周波数の超音波エネルギー
を発生するように作られ得る。例えば放出体２０は、磁気共振器、空気式変換器
、または所望の振幅の機械振動を発生するのに適切な他の任意のデバイスにによ
って実現され得る。比較的低周波数の機械振動は、激しい超音波キャビテーショ
ンおよびクリーニングが必要のない特定の用途において所望され得る。放出体２
０によって発生した振動性機械的エネルギーは亜音域（ｓｕｂｓｏｎｉｃ） の周波数（例えば、約５Ｈｚと約２０Ｈｚとの間）、可聴域の周波数（２０Ｈｚ
と２０ｋＨｚとの間）またはその他の適切な周波数の範囲を示し得る。In accordance with the present invention, the mechanical energy emitter 20 can be made to generate relatively low frequency vibrational energy or relatively high frequency ultrasonic energy, depending on the particular application. For example, emitter 20 may be implemented by a magnetic resonator, a pneumatic transducer, or any other device suitable for generating mechanical vibrations of a desired amplitude. Relatively low frequency mechanical vibrations may be desirable in certain applications where vigorous ultrasonic cavitation and cleaning are not required. Emitter 2
Oscillating mechanical energy generated by subsonic frequencies (eg, between about 5 Hz and about 20 Hz), audible frequencies (eg, 20 Hz).
And between 20 kHz) or other suitable frequency ranges.
【００２２】 ここで図４を参照すると、放出体２０を組み込んでいるローラーアセンブリ１
８が詳細に説明されている。この説明のために、放出体２０は超音波放出体とし
て作られている。しかし、上記に記載されたように、あるいは、本発明は機械振
動の放出体を用いて作られ得る。従って、以下の説明は、超音波エネルギーより
むしろ低周波数の振動性機械的エネルギーを利用する代替の実施態様に適用可能
である。Referring now to FIG. 4, a roller assembly 1 incorporating an emitter 20
8 is described in detail. For purposes of this description, the emitter 20 is made as an ultrasonic emitter. However, as described above, or alternatively, the present invention can be made using mechanical vibration emitters. Accordingly, the following description is applicable to alternative embodiments that utilize low frequency oscillatory mechanical energy rather than ultrasonic energy.
【００２３】 一般に、ローラーアセンブリ１８は、放出体２０、実質的に硬いコア２２、お
よびクリーニング物質２４を有する。超音波放出体２０はコア２２によって方向
付けられそして伝導される超音波機械的エネルギーを適切に発生する。次に超音
波機械的エネルギーはコア２２からクリーニング物質２４に伝達され、クリーニ
ング手順中のワークピースに接触する。クリーニング物質２４はまた超音波エネ
ルギー２５を周囲の環境（例えば、クリーニング溶液浴）に放射し得る。超音波
機械的エネルギーによって、クリーニング物質２４は超音波の周波数で振動また
は発振され、それ故、ワークピースの接触クリーニングが高められる。さらに超
音波エネルギーはクリーニング溶液の分子のキャビテーションを引き起こし、従
来の様式でワークピースの表面から出た微破片および破片を遊離する。さらに、
超音波放出体２０によって発生された超音波エネルギーは、クリーニング物質２
４から遊離した破片の除去を適切に促進し、次いで除去された破片は、クリーニ
ング溶液によって効果的に洗い流され得る。Generally, the roller assembly 18 has an emitter 20, a substantially rigid core 22, and a cleaning substance 24. The ultrasonic emitter 20 suitably generates ultrasonic mechanical energy that is directed and conducted by the core 22. The ultrasonic mechanical energy is then transferred from the core 22 to the cleaning substance 24 and contacts the workpiece during the cleaning procedure. The cleaning substance 24 may also radiate ultrasonic energy 25 to the surrounding environment (eg, a cleaning solution bath). The ultrasonic mechanical energy causes the cleaning material 24 to oscillate or oscillate at the frequency of the ultrasonic waves, thus enhancing contact cleaning of the workpiece. Further, the ultrasonic energy causes cavitation of the molecules of the cleaning solution, liberating fines and debris emerging from the surface of the workpiece in a conventional manner. further,
The ultrasonic energy generated by the ultrasonic emitter 20 is
Properly facilitates the removal of debris released from 4, and the removed debris can then be effectively washed away by the cleaning solution.
【００２４】 図５は超音波放出体２０の概略図である。好ましくは、超音波放出体２０はＲ
Ｆコネクター２６、多数の圧電変換器２８およびフロントドライバ３０を有する
。好ましくは、変換器２８は、スタック配置の中でＲＦ正電極３２とＲＦ負電極
３４との間に挟まれる。ＲＦコネクター２６は回転する構成要素として作られ、
これにより、使用中にＲＦコネクター２６と結合する導電体（示されず）をねじ
ったりまたは巻き付けることなしに、ローラーアセンブリ１８がその長軸の周り
で自由に回転することが可能になる。回転結合器およびＲＦコネクター２６とし
て使用するのに適切な電気コネクターは当業者に公知であり、本明細書中で詳細
に記載する必要はない。代替の好ましい実施態様（以下に詳細に記載する）にお
いて、クリーニング物質２４がコア２２の周りの独立の回転を引き起こしている
間、放出体２０，コア２２およびフロントドライバ３０は実質的に静止したまま
である。このような実施態様は、一定期間の使用の後、故障または悪化しやすい
回転結合器、ジョイントおよびシールの必要を排除し得る。さらに追加の結合器
、ジョイントまたはシールの存在は、超音波放出体２０からクリーニング物質２
４への超音波伝達の質を低下し得る。FIG. 5 is a schematic view of the ultrasonic emitter 20. Preferably, the ultrasonic emitter 20 is R
It has an F connector 26, a number of piezoelectric transducers 28, and a front driver 30. Preferably, the converter 28 is sandwiched between the RF positive electrode 32 and the RF negative electrode 34 in a stack arrangement. The RF connector 26 is made as a rotating component,
This allows the roller assembly 18 to rotate freely about its long axis without twisting or wrapping a conductor (not shown) that mates with the RF connector 26 during use. Electrical connectors suitable for use as rotating couplers and RF connectors 26 are known to those skilled in the art and need not be described in detail herein. In an alternative preferred embodiment (described in more detail below), the emitter 20, the core 22, and the front driver 30 remain substantially stationary while the cleaning substance 24 causes independent rotation about the core 22. It is. Such an embodiment may eliminate the need for rotating couplers, joints and seals that are subject to failure or deterioration after a period of use. The presence of further additional couplers, joints or seals may cause the cleaning substance 2
4 may reduce the quality of the ultrasound transmission.
【００２５】 好ましくは、ＲＦ励起シグナルはクリーニング手順中にＲＦコネクター２６に
適用される。当業者に公知の任意の適切なＲＦ発生器が（示されず）、励起シグ
ナルを生成するために用いられ得る。例示の１実施態様において、励起シグナル
は約３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲の周波数である。もちろん、本発明は、全て
の超音波周波数（または可聴域または亜音域の機械振動の周波数）および適切な
振幅を有する励起シグナルを利用し得、特定の作動周波数は適用によって変化し
得る。励起シグナルに応答して、変換器２８内の結晶は拡張および収縮（振動）
する。超音波放出体２０またはその部分は、Ｂｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎ
ｉｃ、Ｆｏｒｗａｒｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓおよびＴｅｌｓｏｎｉｃ Ｕ
ｌｔｒａｓｏｎｉｃのような種々の供給源から市販で入手され得る。Preferably, the RF excitation signal is applied to RF connector 26 during a cleaning procedure. Any suitable RF generator known to those skilled in the art (not shown) can be used to generate the excitation signal. In one exemplary embodiment, the excitation signal is at a frequency in the range of about 30 kHz to 50 kHz. Of course, the present invention may utilize all ultrasonic frequencies (or frequencies of audible or sub-sonic mechanical vibrations) and excitation signals having appropriate amplitudes, and the particular operating frequency may vary with the application. In response to the excitation signal, the crystals in transducer 28 expand and contract (oscillate).
I do. The ultrasonic emitter 20 or a portion thereof is a Branson Ultrason
ic, Forward Technologies and Telsonic U
It can be obtained commercially from a variety of sources such as itrasonic.
【００２６】 あるいは超音波放出体２０は、励起シグナルを超音波機械的エネルギーに変換
するために作られた任意の適切な要素を用い得ることが理解されるべきである。
例えば、本発明はあるいは適切な超音波シグナルを発生することが可能な電磁変
換器を有し得る。前記に簡単に記載されたように、本発明は適切な機械振動シグ
ナルを生成するために多数のデバイスを利用し得る（例えば、ピストン振動機、
ボール振動機、空気振動機、電気機械振動機または電磁振動機）。Alternatively, it should be understood that the ultrasound emitter 20 may use any suitable element made to convert the excitation signal into ultrasound mechanical energy.
For example, the present invention may alternatively have an electromagnetic transducer capable of generating a suitable ultrasonic signal. As briefly described above, the present invention may utilize a number of devices to generate a suitable mechanical vibration signal (eg, a piston vibrator,
Ball vibrator, air vibrator, electromechanical vibrator or electromagnetic vibrator).
【００２７】 示されていないが、超音波放出体２０は、ブースター、または振幅および／ま
たは変換機２８によって発生させた他の振動の特性を調整するために作られた他
のシグナル調整要素を有し得る。フロントドライバ３０は超音波機械的エネルギ
ーをローラーアセンブリ１８に向けるために作られる。従来の超音波の構成要素
に従って、好ましくは、フロントドライバ３０は、超音波放出体２０が生成する
ように設計された特定の周波数に合わせられる。Although not shown, the ultrasonic emitter 20 may include a booster or other signal conditioning element made to adjust the amplitude and / or characteristics of other vibrations generated by the transducer 28. I can do it. The front driver 30 is made to direct ultrasonic mechanical energy to the roller assembly 18. In accordance with conventional ultrasound components, the front driver 30 is preferably tuned to a particular frequency that the ultrasound emitter 20 is designed to generate.
【００２８】 フロントドライバ３０は、超音波機械的エネルギーが超音波放出体２０からロ
ーラー１２に移されるように、ローラー１２に結合するように構成される。図３
および４に戻って参照すると、コア２２は、好ましくは、フロントドライバ３０
にねじ付き結合によって結合される。この結合は、図４の参照番号３１によって
確認される。しかし、フロントドライバ３０からコア２２への超音波エネルギー
の効率的な移動を容易にするために、任意の適切な結合メカニズムが利用され得
る。コア２２は、超音波機械的エネルギーの伝達に適切な材料（例えば、スチー
ル）から形成される。コア２２は、超音波エネルギーの効率的な伝達を容易にさ
せるように、超音波放出体２０の操作周波数にほぼ調整される。調整プロセスが
、超音波放出体よりも低い周波数の振動エネルギー放出体を使用する代わりの実
施態様にも、均等に適用され得ることが理解されるべきである。The front driver 30 is configured to couple to the roller 12 such that ultrasonic mechanical energy is transferred from the ultrasonic emitter 20 to the roller 12. FIG.
Referring back to and 4, the core 22 preferably includes a front driver 30.
To each other by a threaded connection. This connection is identified by reference numeral 31 in FIG. However, any suitable coupling mechanism may be utilized to facilitate efficient transfer of ultrasonic energy from the front driver 30 to the core 22. The core 22 is formed from a material (eg, steel) suitable for transmitting ultrasonic mechanical energy. The core 22 is substantially tuned to the operating frequency of the ultrasonic emitter 20 to facilitate efficient transmission of ultrasonic energy. It should be understood that the conditioning process can be equally applied to alternative embodiments that use lower frequency vibrational energy emitters than ultrasonic emitters.
【００２９】 図３および４に示される例としての実施態様において、クリーニング材料２４
は、継ぎ目のないクリーニング表面を与えるようにコア２２を実質的に囲う。ク
リーニング材料２４は、コア２２と比較して、比較的柔軟で、弾力性がある。従
って、コア２２は、コア２２とクリーニング材料２４との間の強力な摩擦ばめを
容易にする構造（図示されず）または任意の適切なメカニズムを含み得る。この
方法において、コア２２とクリーニング材料２４との間の滑りが最小化され得、
一方、同時にクリーニング材料２４のコア２２からの容易な除去および再挿入が
容易になされる。この点について、クリーニング材料２４は、ＰＶＡから形成さ
れ得；このようなＰＶＡローラーは、現在、Ｎｅｗ ＪｅｒｓｅｙのＭｅｒａｃ
ｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙから得られる。In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the cleaning material 24
Substantially surrounds the core 22 to provide a seamless cleaning surface. The cleaning material 24 is relatively soft and resilient as compared to the core 22. Accordingly, core 22 may include a structure (not shown) or any suitable mechanism that facilitates a strong friction fit between core 22 and cleaning material 24. In this way, slippage between the core 22 and the cleaning material 24 can be minimized,
On the other hand, at the same time, easy removal and reinsertion of the cleaning material 24 from the core 22 is facilitated. In this regard, the cleaning material 24 may be formed from PVA; such PVA rollers are currently available from New Jersey's Merac.
obtained from El Company.
【００３０】 図７〜９は、本発明の代わりの好ましい実施態様に従って構成されたクリーニ
ング要素５０を示す。上記に記載のように、クリーニング要素５０は、超音波放
出体かまたは振動機械的放出体のうちの一方を用いた使用のために構成され得；
以下の記載は、どちらか一方の実施態様に限らない。クリーニング要素５０は、
超音波放出体２０、フロントドライバ３０、および／またはコア２２を実質的に
定常な位置に維持することが所望である場合に、使用され得る。例えば、コア２
２に沿ったクリーニング要素２４の回転は、特に、回転ＲＦカプラ、シール、お
よび他の成分がアセンブリに含まれる場合に、達成することが難しいまたは厄介
であり得る。さらに、取付部材（例えば、鍵および鍵穴）の使用は、コア２２の
調整を妨げ得、このような部材（および他の成分）は、別の方法でクリーニング
要素５０の効果を減少させ得る。従って、クリーニング要素５０は、好ましくは
、クリーニング材料２４を独立してコア２２の周りで回転させ得るように構成さ
れる。FIGS. 7-9 show a cleaning element 50 constructed in accordance with an alternative preferred embodiment of the present invention. As described above, the cleaning element 50 may be configured for use with one of an ultrasonic emitter or a vibratory mechanical emitter;
The following description is not limited to either embodiment. The cleaning element 50 is
It may be used when it is desired to maintain the ultrasonic emitter 20, front driver 30, and / or core 22 in a substantially steady position. For example, core 2
Rotation of the cleaning element 24 along the two can be difficult or cumbersome to achieve, especially if a rotating RF coupler, seal, and other components are included in the assembly. Further, the use of mounting members (eg, keys and keyholes) may prevent adjustment of core 22, and such members (and other components) may otherwise reduce the effectiveness of cleaning element 50. Accordingly, the cleaning element 50 is preferably configured such that the cleaning material 24 can be independently rotated about the core 22.
【００３１】 図７〜９に示される代わりの実施態様において、クリーニング要素５０は、一
般的に、コア２２、複数の載備リング５２、およびクリーニング材料２４を含む
。コア２２は、フロントドライバ３０を通して、超音波放出体２０に結合し、協
力する（上に記載のように）。図８に示されるように、コア２２は、形が実質的
に円柱状であり得、コア２２は、好ましくは、そこに形成される複数の環状チャ
ネル含む。チャネル５４は、実質的に丸い断面を有するように示されるが、チャ
ネル５４は、特定の適用に対して必要なように適切に形作られ得る。チャネル５
４は、好ましくは、コア２２の長さに沿って位置する結節点に位置する。本明細
書中のコンテクストにおいて、結節点は、コア２２上に位置する他の点と比較し
て実質的に減少した量の機械的エネルギーを伝達するコア２２に沿った点である
。言いかえれば、コア２２の長さに沿って測定された機械的エネルギーの量は、
実質的に円柱な様式において多様であり得；理想的な場合において、エネルギー
の量は、結節点において最小化される。In an alternative embodiment shown in FIGS. 7-9, cleaning element 50 generally includes core 22, a plurality of mounting rings 52, and cleaning material 24. The core 22 couples and cooperates with the ultrasonic emitter 20 through a front driver 30 (as described above). As shown in FIG. 8, the core 22 may be substantially cylindrical in shape, and the core 22 preferably includes a plurality of annular channels formed therein. Although the channel 54 is shown as having a substantially round cross section, the channel 54 may be appropriately shaped as required for a particular application. Channel 5
4 is preferably located at a node located along the length of the core 22. In the context herein, a nodal point is a point along the core 22 that transmits a substantially reduced amount of mechanical energy as compared to other points located on the core 22. In other words, the amount of mechanical energy measured along the length of the core 22 is
It can vary in a substantially cylindrical manner; in the ideal case, the amount of energy is minimized at the nodes.
【００３２】 結節点の位置は、公知の技術に従って、経験的または理論的に決定され得る。
結節点の間隔および結果的にチャネル５４は、コア２２の調整および超音波放出
体２０の操作周波数と関連する。従って、結節点の特定の位置は、超音波エネル
ギー放出体２０の所定の周波数、コア２２が形成される特定の材料（例えば、ス
テンレススチール、アルミニウムなど）、またはコア２２の寸法と関連し得る。The positions of the nodes can be determined empirically or theoretically according to known techniques.
The node spacing and consequently the channel 54 is associated with the adjustment of the core 22 and the operating frequency of the ultrasonic emitter 20. Accordingly, the particular location of the nodal point may be associated with a predetermined frequency of the ultrasonic energy emitter 20, the particular material from which the core 22 is formed (eg, stainless steel, aluminum, etc.), or the dimensions of the core 22.
【００３３】 載備リング５２、または数個の他の適切な結合成分によって、クリーニング材
料２４がコア２２と伝達し得る。載備リング５２は、環状チャネル５４内で受け
取られ得るように、そして、それぞれの載備リング５２のうちの少なくとも１部
分がコア２２からクリーニング材料２４に超音波機械的エネルギーを伝達し得る
コア２２に接触するように、適切な大きさに作られる。載備リング５２はまた、
クリーニング材料２４とコア２２との間での接触を実質的に妨げるように構成さ
れ得る（図９を参照のこと）。このような間隔は、クリーニング材料２４の寿命
を伸ばし得、使用中のクリーニング材料２４の効果的なリンスを容易にし得る。
クリーニング材料２４は、多様な公知の技術に従って、載備リング５２に適切に
結合され得ることが理解されるべきである。代わりに、載備リング５２は、クリ
ーニング材料２４内に一体的に形成され得る。好ましい実施態様において、載備
リング５２は、硬質な可塑性樹脂またはステンレススチールから形成され、これ
は、超音波エネルギーの適切な伝達を容易にし、クリーニング要素５０に対して
十分な構造的一体性を与える。The mounting material 52 may be in communication with the core 22 by a mounting ring 52, or some other suitable coupling component. The mounting rings 52 may be received in an annular channel 54, and at least one portion of each mounting ring 52 may transfer ultrasonic mechanical energy from the core 22 to the cleaning material 24. It is sized appropriately to contact the The mounting ring 52 also
It may be configured to substantially prevent contact between the cleaning material 24 and the core 22 (see FIG. 9). Such spacing may extend the life of the cleaning material 24 and may facilitate effective rinsing of the cleaning material 24 during use.
It should be understood that the cleaning material 24 may be suitably coupled to the mounting ring 52 according to a variety of known techniques. Alternatively, mounting ring 52 may be integrally formed within cleaning material 24. In a preferred embodiment, the mounting ring 52 is formed from a rigid plastic or stainless steel, which facilitates proper transmission of ultrasonic energy and provides sufficient structural integrity to the cleaning element 50. .
【００３４】 チャネル５４内で受け取られる場合、載備リング５２は、コア２２の周りで回
転し得る。結果的に、クリーニング材料２４はコア２２、放出体２０、およびフ
ロントドライバ３０から独立して回転し得る。クリーニングステーション１０は
、コア２２に対してクリーニング材料の回転を引き起こすために、載備リング５
２および／またはクリーニング材料２４と結合した任意の適切な駆動メカニズム
（図示されず）を含み得る。The loading ring 52 may rotate about the core 22 when received in the channel 54. As a result, the cleaning material 24 can rotate independently of the core 22, the emitter 20, and the front driver 30. The cleaning station 10 includes a loading ring 5 for causing rotation of the cleaning material relative to the core 22.
2 and / or any suitable drive mechanism (not shown) associated with the cleaning material 24 may be included.
【００３５】 単に機械的エネルギーを溶媒のリザーバに導入するだけの従来のクリーニング
タンクと対称的に、本発明の好ましい実施態様は、機械的エネルギーを直接クリ
ーニング要素（例えば、ローラーアセンブリ１８）に適用する。従って、ランダ
ムまたは振動様式で振動クリーニングまたは超音波クリーニングを行う間、クリ
ーニング要素は、並進モードにおいて接触面のクリーニングを行う。機械的エネ
ルギーによって引き起こされるさらなるクリーニング効果は、クリーニングステ
ーション１０が減少した量の時間でのおよび／またはより少ない数のクリーニン
グ要素での効果的なワークピースのクリーニングを可能にする。In contrast to conventional cleaning tanks, which simply introduce mechanical energy into the solvent reservoir, preferred embodiments of the present invention apply mechanical energy directly to the cleaning element (eg, roller assembly 18). . Thus, while performing vibration or ultrasonic cleaning in a random or vibratory manner, the cleaning element cleans the contact surface in a translational mode. The additional cleaning effect caused by the mechanical energy allows the cleaning station 10 to effectively clean the workpiece in a reduced amount of time and / or with a smaller number of cleaning elements.
【００３６】 図６は、硬質メモリーディスク３８をクリーニングするために構成された代わ
りのクリーニングステーション３６を図示する。この実施態様において、多数の
クリーニング要素４０が少なくとも１つのメモリーディスク３８をクリーニング
するために配列される。メモリーディスク３８は、好ましくは、クリーニングの
間、メモリーディスク３８の回転を可能にするかまたは回転を引き起こす複数の
キャリアローラー４２によって支持される。クリーニング要素４０は、クリーニ
ング要素４０によってメモリーディスク３８の接触クリーニングを容易にするた
めに実質的に均等に間隔をあけた様式で回転シャフト４４と結合する。それぞれ
のクリーニング要素４０は、実質的に堅いコア（図示されず）によって支持され
るＰＶＡ外側表面を含み得る。例としての実施態様において、それぞれのクリー
ニング要素４０の堅いコアは、振動機械的エネルギーに適切な伝達経路を与える
ためのシャフト４４に結合される。FIG. 6 illustrates an alternative cleaning station 36 configured to clean a hard memory disk 38. In this embodiment, multiple cleaning elements 40 are arranged to clean at least one memory disk 38. The memory disk 38 is preferably supported by a plurality of carrier rollers 42 that allow or cause rotation of the memory disk 38 during cleaning. Cleaning element 40 couples to rotating shaft 44 in a substantially evenly spaced manner to facilitate contact cleaning of memory disk 38 by cleaning element 40. Each cleaning element 40 may include a PVA outer surface supported by a substantially rigid core (not shown). In an exemplary embodiment, the rigid core of each cleaning element 40 is coupled to a shaft 44 to provide a suitable transmission path for oscillating mechanical energy.
【００３７】 本発明者は、超音波エネルギーの適用がクリーニング要素４０の繊細な構造に
は厳しすぎ得ることを発見した。従って、クリーニングステーション３６は、超
音波放出体２０よりもむしろ振動放出体２１を組み入れ得る。特に、放出体２１
は、所定の周波数での振動機械的エネルギーがシャフト４４に伝達されるように
シャフト４４に適切に結合され得る。上に簡単に記載したように、このような振
動機械的エネルギーは、特定の適用に対して所望のようにサブソニックまたは可
聴性の周波数で発せられ得る。コア２２（クリーニングステーション１０と関係
して上に記載される）とともに、シャフト４４は、好ましくは放出体２０と関連
して所定の周波数に従って調整される。機械的エネルギーの大きさは、エネルギ
ーがシャフト４４を通して、クリーニング要素４０を通してそれぞれのメモリー
ディスク３８に伝達されるようにある。結果的に、メモリーディスク３８は、ク
リーニング要素４０およびメモリーディスク３８が互いに関連して回転する場合
、機械的な接触のスクラブ（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）と振動機械的クリーニングと
の両方を受け得る。The inventor has discovered that the application of ultrasonic energy can be too severe for the delicate structure of the cleaning element 40. Accordingly, the cleaning station 36 may incorporate the vibration emitter 21 rather than the ultrasonic emitter 20. In particular, the emitter 21
May be suitably coupled to shaft 44 such that oscillating mechanical energy at a predetermined frequency is transmitted to shaft 44. As briefly described above, such oscillating mechanical energy may be emitted at subsonic or audible frequencies as desired for a particular application. With the core 22 (described above in connection with the cleaning station 10), the shaft 44 is adjusted according to a predetermined frequency, preferably in association with the emitter 20. The magnitude of the mechanical energy is such that the energy is transmitted through the shaft 44, through the cleaning element 40, and to each memory disk 38. As a result, the memory disk 38 may undergo both mechanical contact scrubbing and vibratory mechanical cleaning as the cleaning element 40 and the memory disk 38 rotate relative to each other.
【００３８】 クリーニング要素５０のように、クリーニングステーション３６は、載備リン
グまたは他の成分を経由してシャフト４４に直接結合されるオフセット要素（図
示されず）を使用し得ることが理解されるべきである。このような配置は、好ま
しくは、シャフト４４（定常に維持され得る）の周りのクリーニング要素の回転
を可能にする。It should be understood that, like the cleaning element 50, the cleaning station 36 may use an offset element (not shown) that is directly coupled to the shaft 44 via a mounting ring or other component. It is. Such an arrangement preferably allows for rotation of the cleaning element about the shaft 44 (which can be kept steady).
【００３９】 要約すると、本発明は、機械的エネルギーを用いたワークピースのクリーニン
グに対して改良した装置を与え；このような機械的エネルギーは、比較的低い周
波数の振動エネルギーまたは比較的高い周波数の超音波エネルギーであり得る。
クリーニングステーションは、このような機械的なクリーニングと共に接触クリ
ーニングを与えるクリーニング要素を使用し得る。機械的エネルギーの使用は、
従来の半導体ウェハのクリーニングプロセスに関連するクリーニング回数を減少
し、クリーニングプロセスの間、クリーニング要素からの微粒子の除去を容易に
する。In summary, the present invention provides an improved apparatus for cleaning a workpiece using mechanical energy; such mechanical energy may be a relatively low frequency vibrational energy or a relatively high frequency It can be ultrasonic energy.
The cleaning station may use a cleaning element that provides contact cleaning along with such mechanical cleaning. The use of mechanical energy
It reduces the number of cleanings associated with conventional semiconductor wafer cleaning processes and facilitates removal of particulates from cleaning elements during the cleaning process.
【００４０】 本発明は、好ましい例としての実施態様を参考として、上に記載された。しか
し、当業者は、変更および改変が本発明の範囲から逸脱することなしに好ましい
実施態様に対してなされ得ることを認める。例えば、多様な成分に対して使用さ
れる材料は、記載または図示されたものに限られない。加えて、クリーニングス
テーションの配置は、クリーニングされる特定のワークピースとの適合性のため
に改変され得る。これらおよび他の変更または改変は、先の請求項に表されるよ
うに、本発明の範囲内に含まれることを意図する。The present invention has been described above with reference to preferred exemplary embodiments. However, one of ordinary skill in the art appreciates that changes and modifications can be made to the preferred embodiments without departing from the scope of the invention. For example, the materials used for the various components are not limited to those described or shown. In addition, the location of the cleaning station can be modified for compatibility with the particular workpiece being cleaned. These and other changes or modifications are intended to be included within the scope of the present invention, as set forth in the following claims.
本発明のより完全な理解は、図に関して考察する場合、詳細な説明および特許
請求の範囲を参照してなされ得、ここで図の全体に亘って類似の参照番号は類似
の成分を指す；そして：A more complete understanding of the present invention may be made with reference to the detailed description and claims when considered in conjunction with the figures, wherein like reference numerals refer to like components throughout the figures; and :
【図１】 図１は、半導体ウェハのクリーニングステーションの斜視図であり、ここで本
発明の好ましい実施態様が用いられ得る。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor wafer cleaning station in which a preferred embodiment of the present invention may be used.
【図２】 図２は、図１に示されたクリーニングステーションの側面図である。FIG. 2 is a side view of the cleaning station shown in FIG.
【図３】 図３は、本発明に従って配置された半導体ウェハの複数のクリーニング要素を
示す。FIG. 3 shows a plurality of cleaning elements of a semiconductor wafer arranged according to the present invention.
【図４】 図４は、機械的エネルギー放出体を組み込む半導体ウェハのクリーニング要素
を示す。FIG. 4 shows a semiconductor wafer cleaning element incorporating a mechanical energy emitter.
【図５】 図５は、超音波機械的エネルギー放出体の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an ultrasonic mechanical energy emitter.
【図６】 図６は、本発明の代替の実施態様を組み込むメモリーディスクのクリーニング
要素の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a memory disk cleaning element incorporating an alternative embodiment of the present invention.
【図７】 図７は、本発明の代替の実施態様に従うクリーニング要素の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a cleaning element according to an alternative embodiment of the present invention.
【図８】 図８は、図７に示したクリーニング要素とともに使用され得るコアの側面図で
ある。FIG. 8 is a side view of a core that can be used with the cleaning element shown in FIG.
【図９】 図９は、図７の線９−９に沿って表示されたクリーニング要素の断面図である
。FIG. 9 is a cross-sectional view of the cleaning element, taken along line 9-9 in FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 305 Ｎｏｒｔｈ 54ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｃｈａｎｄｌｅｒ， Ａｒｉｚｏｎａ 85226 Ｕ．Ｓ．Ａ． Ｆターム(参考） 3B116 AA02 AA03 AB16 AB42 BA08 BA15 BC05 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of front page (71) Applicant 305 North 54th Street, Chandler, Arizona 85226 U.S.A. S. A. F-term (reference) 3B116 AA02 AA03 AB16 AB42 BA08 BA15 BC05
Claims (28)
以下： クリーニングプロセスの間、該ワークピースに接触するように構成されたクリ
ーニング要素であって、該クリーニング要素が機械的エネルギーを伝達するよう
に構成された実質的に堅いコアおよび該コアに結合されたクリーニング材料を含
み、該クリーニング材料が該クリーニングプロセスの間、該ワークピースに接触
する、クリーニング要素；および 該クリーニング要素と連絡する機械的エネルギー放出体であって、該機械的エ
ネルギー放出体が該クリーニングプロセスの間、該クリーニング要素に機械的エ
ネルギーを適用するように構成され、該機械的エネルギー放出体が励起シグナル
を超音波機械的エネルギーに変換するための手段、および該超音波機械的エネル
ギーを該クリーニング要素に方向づけるための手段を包含する、機械的エネルギ
ー放出体、 を包含する、装置。An apparatus for cleaning a workpiece, the apparatus comprising:
A cleaning element configured to contact the workpiece during a cleaning process, wherein the cleaning element is coupled to the substantially rigid core configured to transfer mechanical energy and the core. A cleaning element, wherein the cleaning material contacts the workpiece during the cleaning process; and a mechanical energy emitter in communication with the cleaning element, wherein the mechanical energy emitter includes the cleaning material. A mechanical energy emitter configured to apply mechanical energy to the cleaning element during a cleaning process, wherein the mechanical energy emitter converts an excitation signal into ultrasonic mechanical energy; and Including means for directing the cleaning element Mechanical energy emitter, including, device.
に記載の装置。2. The method of claim 1, wherein the cleaning material substantially surrounds the core.
An apparatus according to claim 1.
リーニング要素に伝達されるように、前記コアが該機械的エネルギー放出体の部
分と接触する、請求項１に記載の装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the core contacts a portion of the mechanical energy emitter such that mechanical energy is transferred from the mechanical energy emitter to the cleaning element.
る、請求項１に記載の装置。4. The apparatus of claim 1, wherein said core is formed from a material suitable for mechanical energy transfer.
、該載備要素が該コアに接触して該クリーニング材料と該コアとの間の接触を実
質的に妨げるように構成される、請求項１に記載の装置。5. The cleaning material is coupled to the core through a mounting element such that the mounting element contacts the core to substantially prevent contact between the cleaning material and the core. The device of claim 1, wherein the device is configured.
と比較して実質的に減少した量の機械的エネルギーを伝達し；そして 前記載備要素が、ほぼ該結節点で該コアと接触する、装置。6. The apparatus of claim 5, wherein: the core includes a node thereon, wherein the node is substantially compared to other points located on the core. A device for transmitting a substantially reduced amount of mechanical energy; and wherein the stipulation element contacts the core substantially at the node.
するように構成された超音波ホーンを包含する、請求項１に記載の装置。7. The apparatus of claim 1, wherein said means for directing comprises an ultrasonic horn configured to couple with said cleaning element.
素が前記クリーニングプロセスの間、機械的に振動する、請求項１に記載の装置
。8. The apparatus of claim 1, wherein the mechanical energy emitter causes the cleaning element to vibrate mechanically during the cleaning process.
を前記クリーニング要素に適用する手段を包含する、請求項１に記載の装置。9. The apparatus of claim 1, further comprising means for applying a cleaning solution to the cleaning element during the cleaning process.
装置が、以下： クリーニングプロセスの間、該ワークピースに接触し、機械的にクリーニング
するように構成されるクリーニング要素であって、該クリーニング要素が実質的
に堅いコアを含む、クリーニング要素；および 該クリーニングプロセスの間、該コアに所定の周波数で機械的エネルギーを適
用するための手段であって、該所定の周波数が約３０ｋＨｚ〜約５０ｋＨｚの範
囲内であり；ここで： 該コアが、該所定の周波数で機械的エネルギーの伝達を容易にするように調整
され、 該クリーニング要素が、実質的に円柱の形状であり； 該クリーニング要素が、該クリーニングプロセスの間、その長手軸の周りを回
転するように構成され；そして 機械的エネルギーを適用するための該方法によって、該クリーニング要素が、
該クリーニングプロセスの間、およそ該所定の周波数で機械的に振動する、手段
、 を包含する、装置。10. An apparatus for cleaning a workpiece, the apparatus comprising: a cleaning element configured to contact and mechanically clean the workpiece during a cleaning process. A cleaning element, wherein the cleaning element comprises a substantially rigid core; and means for applying mechanical energy to the core during the cleaning process at a predetermined frequency, wherein the predetermined frequency is about 30 kHz. Within the range of about 50 kHz; wherein: the core is tuned to facilitate the transfer of mechanical energy at the predetermined frequency, and the cleaning element is substantially cylindrical in shape; A cleaning element configured to rotate about its longitudinal axis during the cleaning process; and The cleaning element is applied by the method for applying
Means for vibrating mechanically at about the predetermined frequency during the cleaning process.
セスの間、クリーニング溶液中に実質的に浸される溶液タンクを含み、ここで機
械的エネルギーを適用するための前記手段が、さらに、該クリーニングプロセス
の間、機械的エネルギーを該クリーニング溶液に適用するように構成される、請
求項１０に記載の装置。11. The cleaning element further comprises a solution tank substantially immersed in a cleaning solution during the cleaning process, wherein the means for applying mechanical energy further comprises: The apparatus of claim 10, wherein the apparatus is configured to apply mechanical energy to the cleaning solution during a cleaning process.
ーニング材料を含み、該クリーニング材料が前記クリーニングプロセスの間、前
記ワークピースと接触する、請求項１０に記載の装置。12. The apparatus of claim 10, wherein the cleaning element further includes a cleaning material coupled to the core, wherein the cleaning material contacts the workpiece during the cleaning process.
較して実質的に減少した量の機械的エネルギーを伝達し；そして 前記クリーニング材料が、ほぼ該結節点に位置する載備要素を通して、該コア
と結合される、装置。13. The apparatus of claim 12, wherein: the core includes a node thereon, wherein the node is substantially compared to other points located on the core. A device that transmits a reduced amount of mechanical energy; and wherein the cleaning material is coupled to the core through a mounting element located generally at the node.
コアが形成される材料、および該コアの寸法のうちの少なくとも１つと関連する
、請求項１３に記載の装置。14. The apparatus of claim 13, wherein the location of the nodal point on the core is associated with at least one of the predetermined frequency, the material from which the core is formed, and dimensions of the core. .
る環状チャネルを含み； 前記載備要素が、実質的に環状であり、該環状チャネル内に受け入れられ；そ
して 該載備要素が該コアの周りで回転し得る、装置。15. The device of claim 13, wherein: the core is substantially cylindrical in shape and includes an annular channel formed therein at the node. Wherein the mounting element is substantially annular and is received within the annular channel; and the mounting element can rotate about the core.
項１２に記載の装置。16. The apparatus of claim 12, wherein said cleaning material substantially surrounds said core.
に結合される、請求項１０に記載の装置。17. The apparatus of claim 10, wherein said means for applying mechanical energy is coupled to said core.
出体を包含する、請求項１７に記載の装置。18. The apparatus of claim 17, wherein said means for applying mechanical energy comprises an ultrasonic emitter.
、以下の工程： ワークピースに接触するように構成されたクリーニング要素を提供する工程で
あって、該クリーニング要素が、実質的に円柱の形状である、工程； 該ワークピースに関して、該クリーニング要素を並進的に移動し、それによっ
て、その長手軸の周りで該クリーニング要素を回転させることによって、該ワー
クピースの機械的クリーニングを行う、工程；および 該移動工程の間、振動エネルギーを該クリーニング要素に適用し、それによっ
て、該ワークピースの振動的な機械的クリーニングを行う工程であって、ここで
該適用工程によって、該クリーニング要素が超音波周波数で振動する、工程 を包含する、方法。19. A method of cleaning a workpiece, the method comprising: providing a cleaning element configured to contact a workpiece, wherein the cleaning element substantially comprises: Mechanically cleaning the workpiece by translationally moving the cleaning element with respect to the workpiece, thereby rotating the cleaning element about its longitudinal axis. Performing, applying vibration energy to the cleaning element during the moving step, thereby performing a vibratory mechanical cleaning of the workpiece, wherein the applying step includes performing the cleaning. The element oscillating at an ultrasonic frequency.
た、実質的に堅いコアを含み；そして 前記方法が、さらに、前記超音波周波数で超音波機械的エネルギーの伝達を容
易にするように該コアを調整する工程を包含する、 方法。20. The method of claim 19, wherein: the cleaning element includes a substantially rigid core configured to transmit ultrasonic mechanical energy; Adjusting the core to facilitate transmission of ultrasonic mechanical energy at the ultrasonic frequency.
って、前記ワークピースの振動的な機械的クリーニングを行う工程 を包含する、方法。21. The method according to claim 19, further comprising: substantially immersing the cleaning element in a cleaning solution; and applying vibrational energy to the cleaning solution during the moving step. And thereby performing vibratory mechanical cleaning of said workpiece.
ーを伝達するように構成された機械的エネルギー放出体によって行われる、請求
項１９に記載の方法。22. The method of claim 19, wherein said applying is performed by a mechanical energy emitter configured to transfer mechanical energy to said cleaning element.
工程： 励起シグナルを振動エネルギーに変換する工程；および 該振動エネルギーを前記クリーニング要素に方向づける工程 を包含する、方法。23. The method of claim 19, wherein the applying step comprises: converting an excitation signal to vibrational energy; and directing the vibrational energy to the cleaning element. .
以下の工程： ワークピースと接触するように構成されるクリーニング要素を与える工程； 該クリーニング要素上にクリーニング溶液を分配する工程； 該ワークピースに関して、該クリーニング要素を並進的に移動し、それによっ
て、該ワークピースの機械的クリーニングを行う工程であって、該移動工程が該
分配工程の後に行われる、工程；および 該移動工程の間、振動エネルギーを該クリーニング要素に適用し、それによっ
て、該ワークピースの振動的な機械的クリーニングを行う工程であって、該適用
工程によって、該クリーニング要素が超音波周波数で振動する、工程 を包含する、方法。24. A method of cleaning a workpiece, the method comprising: providing a cleaning element configured to contact a workpiece; dispensing a cleaning solution over the cleaning element; Translating the cleaning element relative to the workpiece, thereby performing mechanical cleaning of the workpiece, wherein the moving step is performed after the dispensing step; and Applying vibratory energy to the cleaning element, thereby performing vibratory mechanical cleaning of the workpiece, wherein the applying step causes the cleaning element to vibrate at an ultrasonic frequency. A method comprising:
た、実質的に堅いコアを含み；そして 前記方法が、さらに、前記超音波周波数で超音波機械的エネルギーの伝達を容
易にするように該コアを調整する工程 を包含する、方法。25. The method according to claim 24, wherein: the cleaning element includes a substantially rigid core configured to transmit ultrasonic mechanical energy; Adjusting the core to facilitate transmission of ultrasonic mechanical energy at the ultrasonic frequency.
って、前記ワークピースの振動的な機械的クリーニングを行う工程 を包含する、方法。26. The method of claim 24, further comprising: substantially immersing the cleaning element in a cleaning solution; and applying vibrational energy to the cleaning solution during the moving step. Applying, thereby performing vibratory mechanical cleaning of said workpiece.
ーを伝達するように構成された機械的エネルギー放出体によって行われる、請求
項２４に記載の方法。27. The method of claim 24, wherein said applying step is performed by a mechanical energy emitter configured to transfer mechanical energy to said cleaning element.
工程： 励起シグナルを振動エネルギーに変換する工程；および 該振動エネルギーを前記クリーニング要素に方向づける工程 を包含する、方法。28. The method of claim 24, wherein the applying step comprises: converting an excitation signal into vibrational energy; and directing the vibrational energy to the cleaning element. .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021031 |